最小複雑性原理の基づくDNA配列からの分子進化系統樹の構築

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08780615
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 任 鳳蓉 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教務職員 (60280989)
• 研究分担者: 田中 博 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (60155158)
• キーワード: 分子深化系統樹 / 最尤法 / 最小複雑性法 / 最小進化法 / 情報量基準 / MDL

研究概要

分子進化系統樹の作成は分子進化学において重要な課題の一つである。今まで系統樹の作成法が多数提案されたが、決定的な方法を得るに至っていない。本研究の目的は、情報論的の確立しており、いろいろな分野の帰納推論に応用された成功している最小複雑性原理に基づくことによって、より広い情報論的枠組みから伝統的な分子進化系統樹作成法を統合する新しい系統樹構築法を構築した。この原理に基づいて構築した系統樹が現在よく利用される最尤法と最小進化法の一種の統合になっている。
1.数値シュミレーションによる人工分子進化系統樹を用いた妥当性および特徴の検討
人工的な分子進化を仮定して、これに乱数を使った遺伝子群をシュミレーションによって作成し本法をはじめとして既成の分子系統樹構築法を適応して、もとの分子進化モデルが復元できるかどうか検討した結果、(1)最尤法と最小複雑性法が大きく結果を違えるのは多分木の判定である、(2)裁縫複雑性法は最尤法と最小進化法の中間の結果を出力する、(3)計算速度近似法を使用できれば大丈夫である、などの結果を得た。
2.情報量基準の理論的深化
これまで複雑性の尺度として、Rissanenの記述長を採用していたが(MDL)、この複雑基準の性質も必ずしも良くはないことが明らかとなった。そこで経験的エントロピーという新たな量を定義した後、これに基づいて新たな系統樹解析における量を構成した。この点で最尤法およびMDL型最小複雑性理論の双方の欠点を改善できた。

研究成果

• [文献書誌] Ren,F.Tanaka,H.,Fukuda,N.and Goiobori,T.: "Construction of molecular evolutionary phylogenic trees from DNA sequences based on minimum complexity prinenciple" Conputer Methods and Programs in Biomedicine. 46. 121-130 (1995)
• [文献書誌] Ren,F.Tanaka,H.,Fukuda,N.and Goiobori,T.: "Proc.28th Hawaii Int'l Conf. on System Science" IEEE Computer Socirty Press, 362 (1995)
• [文献書誌] Tanaka,H.,Ren,F.Fukuda,N.: "ISIS : Information,Statistics and Inductio in Science" World Scientific Publishing, 396 (1996)